JP2022021734A - セラミック電子部品およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 クラックを抑制しつつ絶縁性を向上させることができるセラミック電子部品およびその製造方法を提供する。【解決手段】 セラミック電子部品は、セラミックを主成分とする第１誘電体層と、第１内部電極層と、セラミックを主成分とする第２誘電体層と、第２内部電極層とがこの順に積層され、略直方体形状を有し、前記第１内部電極層が前記略直方体形状の第１端面に露出し、前記第２内部電極層が前記略直方体形状の第２端面に露出するように形成された積層構造と、前記第２内部電極層と同じ層内において、前記第１端面側に前記第２内部電極層と離間して設けられた導電体層と、を備え、前記第２内部電極層と前記導電体層との間のギャップの距離が、３０μｍ以下である。【選択図】 図２
Description
本発明は、セラミック電子部品およびその製造方法に関する。
積層セラミックコンデンサ等のセラミック電子部品は、例えば、内部電極層がセラミック層を挟んで積層された機能部と、内部電極層の側部を保護するマージン部とを有する。このようなセラミック電子部品では、電極引き出し部分において対向電極がなくなることによって段差が生じ、形状が樽型になる（例えば、特許文献１参照）。そこで、セラミックスペーストや電極ペーストで段差を埋める方法が考えられている（例えば、特許文献２，３参照）。
電極ペーストで段差を埋める場合は、層内で対向電極同士が確実に絶縁されていなければならず、層厚みに比較して大きな絶縁スペース（ギャップ）を形成する必要がある。しかしながら、大きな絶縁スペースを対向電極間に設けると、材料充填度の低い低密度領域が形成され、焼成過程やリフロー時の熱衝撃により該当領域にクラックが生じるおそれがある。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、クラックを抑制しつつ絶縁性を向上させることができるセラミック電子部品およびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係るセラミック電子部品は、セラミックを主成分とする第１誘電体層と、第１内部電極層と、セラミックを主成分とする第２誘電体層と、第２内部電極層とがこの順に積層され、略直方体形状を有し、前記第１内部電極層が前記略直方体形状の第１端面に露出し、前記第２内部電極層が前記略直方体形状の第２端面に露出するように形成された積層構造と、前記第２内部電極層と同じ層内において、前記第１端面側に前記第２内部電極層と離間して設けられた導電体層と、を備え、前記第２内部電極層と前記導電体層との間のギャップの距離が、３０μｍ以下であることを特徴とする。
上記セラミック電子部品において、前記積層構造が２以上積層されており、積層方向において隣り合う前記ギャップは、積層方向から見た場合に、前記第１端面と前記第２端面とが対向する方向において互いにずれていてもよい。
上記セラミック電子部品において、積層方向において隣り合う前記ギャップは、積層方向から見た場合に、前記第１端面側の端および前記第２端面側の端の少なくともいずれか一方が５μｍ以上ずれていてもよい。
上記セラミック電子部品において、積層方向において隣り合う前記ギャップは、積層方向から見た場合に、前記第１端面側の端および前記第２端面側の端の少なくともいずれか一方が前記ギャップの距離の１／２以上ずれていてもよい。
上記セラミック電子部品において、前記第２内部電極層の主成分金属と、前記導電体層の主成分金属とが同じ金属であってもよい。
本発明に係るセラミック電子部品の製造方法は、主成分セラミック粒子を含むグリーンシート上に金属導電ペーストが配置された積層単位が複数積層され、略直方体形状を有する積層体を得る工程と、前記積層体を焼成する工程と、を含み、焼成する前の前記積層体の第１端面側において、前記第１端面と第２端面とが対向する方向に３０μｍ以下離間するギャップが設けられた前記金属導電ペーストの層と、前記第１端面と第２端面とが対向する方向に離間しない前記金属導電ペーストの層とが前記グリーンシートを介して交互に積層されていることを特徴とする。
上記セラミック電子部品の製造方法において、前記金属導電ペーストの一部をレーザで除去することで、前記ギャップを形成してもよい。
本発明によれば、クラックを抑制しつつ絶縁性を向上させることができるセラミック電子部品およびその製造方法を提供することができる。
以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。
（実施形態）
図１は、実施形態に係る積層セラミックコンデンサ１００の部分断面斜視図である。図２（ａ）および図２（ｂ）は、図１のＡ－Ａ線断面図である。図３は、図１のＢ－Ｂ線断面図である。図１～図３で例示するように、積層セラミックコンデンサ１００は、略直方体形状を有する積層チップ１０と、積層チップ１０のいずれかの対向する２端面に設けられた外部電極２０ａ，２０ｂとを備える。なお、積層チップ１０の当該２端面以外の４面のうち、積層方向の上面および下面以外の２面を側面と称する。外部電極２０ａ，２０ｂは、積層チップ１０の積層方向の上面、下面および２側面に延在している。ただし、外部電極２０ａ，２０ｂは、互いに離間している。なお、図１において、Ｘ軸方向（第１方向）は、積層チップ１０の長さ方向であって、積層チップ１０の２端面が対向する方向であり、外部電極２０ａと外部電極２０ｂとが対向する方向である。Ｙ軸方向（第２方向）は、内部電極層の幅方向である。Ｚ軸方向は、積層方向である。Ｘ軸方向と、Ｙ軸方向と、Ｚ軸方向とは、互いに直交している。
図１は、実施形態に係る積層セラミックコンデンサ１００の部分断面斜視図である。図２（ａ）および図２（ｂ）は、図１のＡ－Ａ線断面図である。図３は、図１のＢ－Ｂ線断面図である。図１～図３で例示するように、積層セラミックコンデンサ１００は、略直方体形状を有する積層チップ１０と、積層チップ１０のいずれかの対向する２端面に設けられた外部電極２０ａ，２０ｂとを備える。なお、積層チップ１０の当該２端面以外の４面のうち、積層方向の上面および下面以外の２面を側面と称する。外部電極２０ａ，２０ｂは、積層チップ１０の積層方向の上面、下面および２側面に延在している。ただし、外部電極２０ａ，２０ｂは、互いに離間している。なお、図１において、Ｘ軸方向（第１方向）は、積層チップ１０の長さ方向であって、積層チップ１０の２端面が対向する方向であり、外部電極２０ａと外部電極２０ｂとが対向する方向である。Ｙ軸方向（第２方向）は、内部電極層の幅方向である。Ｚ軸方向は、積層方向である。Ｘ軸方向と、Ｙ軸方向と、Ｚ軸方向とは、互いに直交している。
積層チップ１０は、誘電体として機能するセラミック材料を含む誘電体層１１と、卑金属材料を含む内部電極層とが、交互に積層された構成を有する。各内部電極層の端縁は、積層チップ１０の外部電極２０ａが設けられた第１端面と、外部電極２０ｂが設けられた第２端面とに、交互に露出している。それにより、各内部電極層は、外部電極２０ａと外部電極２０ｂとに、交互に導通している。その結果、積層セラミックコンデンサ１００は、複数の誘電体層１１が内部電極層を介して積層された構成を有する。外部電極２０ａに接続されている内部電極層を内部電極層１２ａ（第１内部電極層）と称する。外部電極２０ｂに接続されている内部電極層を内部電極層１２ｂ（第２内部電極層）と称する。誘電体層１１と内部電極層との積層構造において、積層方向の最外層には内部電極層が配置され、当該積層体の上面および下面は、カバー層１３によって覆われている。カバー層１３は、セラミック材料を主成分とする。例えば、カバー層１３の材料は、誘電体層１１とセラミック材料の主成分が同じである。
積層セラミックコンデンサ１００のサイズは、例えば、長さ０．２５ｍｍ、幅０．１２５ｍｍ、高さ０．１２５ｍｍであり、または長さ０．４ｍｍ、幅０．２ｍｍ、高さ０．２ｍｍ、または長さ０．６ｍｍ、幅０．３ｍｍ、高さ０．３ｍｍであり、または長さ１．０ｍｍ、幅０．５ｍｍ、高さ０．５ｍｍであり、または長さ３．２ｍｍ、幅１．６ｍｍ、高さ１．６ｍｍであり、または長さ４．５ｍｍ、幅３．２ｍｍ、高さ２．５ｍｍであるが、これらのサイズに限定されるものではない。
内部電極層１２ａ，１２ｂは、Ｎｉ（ニッケル），Ｃｕ（銅），Ｓｎ（スズ）等の卑金属を主成分とする。内部電極層１２ａ，１２ｂとして、Ｐｔ（白金），Ｐｄ（パラジウム），Ａｇ（銀），Ａｕ（金）などの貴金属やこれらを含む合金を用いてもよい。内部電極層１２ａ，１２ｂの平均厚みは、例えば、１μｍ以下である。誘電体層１１は、例えば、一般式ＡＢＯ３で表されるペロブスカイト構造を有するセラミック材料を主成分とする。なお、当該ペロブスカイト構造は、化学量論組成から外れたＡＢＯ３－αを含む。例えば、当該セラミック材料として、ＢａＴｉＯ３（チタン酸バリウム），ＣａＺｒＯ３（ジルコン酸カルシウム），ＣａＴｉＯ３（チタン酸カルシウム），ＳｒＴｉＯ３（チタン酸ストロンチウム），ペロブスカイト構造を形成するＢａ１-ｘ－ｙＣａｘＳｒｙＴｉ１－ｚＺｒｚＯ３(０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１)等を用いることができる。誘電体層１１の平均厚みは、例えば、１μｍ以下である。なお、内部電極層の積層数は、例えば、１００から８００である。
図２（ａ）で例示するように、外部電極２０ａに接続された内部電極層１２ａと外部電極２０ｂに接続された内部電極層１２ｂとが対向する領域は、積層セラミックコンデンサ１００において電気容量を生じる領域である。そこで、当該電気容量を生じる領域を、容量部１４と称する。すなわち、容量部１４は、異なる外部電極に接続された隣接する内部電極層同士が対向する領域である。
同じ外部電極に接続された内部電極層が異なる外部電極に接続された内部電極層を介さずに対向する領域を、エンドマージンと称する。エンドマージンは、電気容量を介さずに対向する領域である。エンドマージン１５ａは、外部電極２０ａに接続された内部電極層１２ａ同士が、外部電極２０ｂに接続された内部電極層１２ｂを介さずに対向する領域である。エンドマージン１５ｂは、外部電極２０ｂに接続された内部電極層１２ｂ同士が、外部電極２０ａに接続された内部電極層１２ａを介さずに対向する領域である。
図３で例示するように、積層チップ１０において、積層チップ１０の２側面から内部電極層１２ａ，１２ｂに至るまでの領域をサイドマージン１６と称する。すなわち、サイドマージン１６は、上記積層構造において積層された複数の内部電極層１２ａ，１２ｂが２側面側に延びた端部を覆うように設けられた領域である。サイドマージン１６も、電気容量を生じない領域である。
このような積層セラミックコンデンサ１００においては、エンドマージン１５ａ，１５ｂにおいて、外部電極と接続されない内部電極層がなくなることによって段差が生じ、形状が樽型になる。この段差解消法として、誘電体やダミー電極で埋める方法が考えられる。
そこで、本実施形態においては、図２（ｂ）で例示するように、エンドマージン１５ａにおいては、内部電極層１２ｂと同じ層内の外部電極２０ａ側に、ダミー電極層１７ａ（導電体層）が設けられている。ダミー電極層１７ａは、内部電極層１２ｂとは接続されていない。ダミー電極層１７ａと内部電極層１２ｂとの間には、Ｘ軸方向に間隔が空けてある。当該間隔は、絶縁ギャップ１８ａとして機能する。ダミー電極層１７ａは、外部電極２０ａと接続されていてもよく、接続されていなくてもよい。ダミー電極層１７ａの主成分金属と、内部電極層１２ｂの主成分金属とが同じ金属であることが好ましい。製造過程においてダミー電極層１７ａと内部電極層１２ｂとを同一工程で作製できるからである。
エンドマージン１５ｂにおいては、内部電極層１２ａと同じ層内の外部電極２０ｂ側に、ダミー電極層１７ｂ（導電体層）が設けられている。ダミー電極層１７ｂは、内部電極層１２ａとは接続されていない。ダミー電極層１７ｂと内部電極層１２ａとの間には、Ｘ軸方向に間隔が空けてある。当該間隔は、絶縁ギャップ１８ｂとして機能する。ダミー電極層１７ｂは、外部電極２０ｂと接続されていてもよく、接続されていなくてもよい。ダミー電極層１７ｂの主成分金属と、内部電極層１２ａの主成分金属とが同じ金属であることが好ましい。製造過程においてダミー電極層１７ｂと内部電極層１２ａとを同一工程で作製できるからである。
ここで、外部電極２０ａと外部電極２０ｂとが対向するＸ軸方向において絶縁ギャップ１８ａ，１８ｂが長く設けられている場合について説明する。図４（ａ）は、Ｘ軸方向において絶縁ギャップ１８ａ，１８ｂが３０μｍを上回る長さを有して長い場合の断面を例示する図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の一部拡大図である。
図４（ａ）および図４（ｂ）で例示するように、Ｘ軸方向において絶縁ギャップの長さが３０μｍを上回っていると、材料充填度の低い低密度領域αがＸ軸方向において長くなってしまう。低密度領域αは、積層方向から見た場合に各絶縁ギャップが重なる領域である。したがって、図５（ａ）で例示するように、焼成過程やリフロー時の熱衝撃により低密度領域αにクラック１９が生じ、絶縁性を損なうおそれがある。
図５（ｂ）は、低密度領域αを模式的に描いた図である。図５（ｃ）は、図３と同じ図であり、図５（ｂ）における高さなどを明確にするための図である。図５（ｂ）で例示するように、低密度領域αでは、密度が低いことに起因して積層方向に収縮するようになる。収縮に伴う応力発生によってクラック１９が生じ得る。
図６は、Ｘ軸方向において絶縁ギャップの長さが３０μｍを上回っており、絶縁ギャップの長さが統一されていない場合を例示する図である。この場合においても、各絶縁ギャップが長くなるため、材料充填度の低い低密度領域αが、Ｘ軸方向において長くなってしまう。
そこで、本実施形態においては、図７で例示するように、Ｘ軸方向における絶縁ギャップ１８ａの少なくともいずれかの長さを３０μｍ以下とする。この場合、材料充填度の低い低密度領域αがＸ軸方向において短くなる。したがって、焼成過程やリフロー時の熱衝撃が加わっても、クラックの発生が抑制され、絶縁性を向上させることができる。複数の絶縁ギャップ１８ａが３０μｍ以下の長さを有していることが好ましい。すべての絶縁ギャップ１８ａが３０μｍ以下の長さを有していることが好ましい。絶縁ギャップ１８ｂの少なくともいずれかの長さも３０μｍ以下であることが好ましい。複数の絶縁ギャップ１８ｂが３０μｍ以下の長さを有していることが好ましい。すべての絶縁ギャップ１８ｂが３０μｍ以下の長さを有していることが好ましい。
なお、各絶縁ギャップが３０μｍを上回る長さを有する場合であっても、各絶縁ギャップがＸ軸方向に交互にずれていれば低密度領域αを短くすることは可能である。しかしながら、各絶縁ギャップがＸ軸方向に交互にずれていても各絶縁ギャップが３０μｍ以上の長さを有していると、絶縁ギャップが分散する領域が広くなって当該領域が応力に耐えられずにクラックが発生するおそれがある。したがって、各絶縁ギャップが３０μｍを上回っていれば、応力を緩和することは困難である。
Ｘ軸方向において絶縁ギャップ１８ａ，１８ｂが短くなるほど、低密度領域αが短くなり、クラックの発生が抑制される。Ｘ軸方向における絶縁ギャップ１８ａ，１８ｂの長さは、２５μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましい。一方、Ｘ軸方向において絶縁ギャップ１８ａ，１８ｂが短すぎると、十分な絶縁性が得られないおそれがある。そこで、Ｘ軸方向における各絶縁ギャップ１８ａ，１８ｂの長さは、５μｍ以上であることが好ましく、１０μｍ以上であることがより好ましい。
なお、絶縁ギャップ１８ａ，１８ｂは、Ｘ軸方向において、位置が統一されていないことが好ましい。例えば、図８で例示するように、Ｚ軸方向において隣り合う絶縁ギャップ１８ａは、Ｚ軸方向から見た場合に、Ｘ軸方向において互いにずれていることが好ましい。この場合、Ｘ軸方向における絶縁ギャップの位置が分散するため、低密度領域αが短くなる。したがって、クラックの発生がより抑制され、絶縁性をより向上させることができる。例えば、Ｚ軸方向において隣り合う絶縁ギャップ１８ａ，１８ｂは、外部電極２０ａ側端および外部電極２０ｂ側端の少なくともいずれか一方が、５μｍ以上ずれていることが好ましく、１０μｍ以上ずれていることがより好ましく、１５μｍ以上ずれていることがさらに好ましい。また、Ｚ軸方向において隣り合う絶縁ギャップ１８ａ，１８ｂは、外部電極２０ａ側端および外部電極２０ｂ側端の少なくともいずれか一方が、絶縁ギャップ１８ａ，１８ｂのＸ軸方向の長さの１／２以上ずれていることが好ましい。
Ｚ軸方向において隣り合う絶縁ギャップ１８ａ，１８ｂは、積層方向から見た場合に、Ｘ軸方向における重複長さは、１５μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下であることがより好ましい。
または、Ｚ軸方向において隣り合う絶縁ギャップ１８ａ，１８ｂは、図９で例示するように、積層方向から見た場合に、Ｘ軸方向において互いに重複していないことが好ましい。
続いて、積層セラミックコンデンサ１００の製造方法について説明する。図１０は、積層セラミックコンデンサ１００の製造方法のフローを例示する図である。
（原料粉末作製工程）
まず、誘電体層１１を形成するための誘電体材料を用意する。誘電体材料は、誘電体層１１の主成分セラミックを含む。誘電体層１１に含まれるＡサイト元素およびＢサイト元素は、通常はＡＢＯ３の粒子の焼結体の形で誘電体層１１に含まれる。例えば、ＢａＴｉＯ３は、ペロブスカイト構造を有する正方晶化合物であって、高い誘電率を示す。このＢａＴｉＯ３は、一般的に、二酸化チタンなどのチタン原料と炭酸バリウムなどのバリウム原料とを反応させてチタン酸バリウムを合成することで得ることができる。誘電体層１１の主成分セラミックの合成方法としては、従来種々の方法が知られており、例えば固相法、ゾル－ゲル法、水熱法等が知られている。本実施形態においては、これらのいずれも採用することができる。
まず、誘電体層１１を形成するための誘電体材料を用意する。誘電体材料は、誘電体層１１の主成分セラミックを含む。誘電体層１１に含まれるＡサイト元素およびＢサイト元素は、通常はＡＢＯ３の粒子の焼結体の形で誘電体層１１に含まれる。例えば、ＢａＴｉＯ３は、ペロブスカイト構造を有する正方晶化合物であって、高い誘電率を示す。このＢａＴｉＯ３は、一般的に、二酸化チタンなどのチタン原料と炭酸バリウムなどのバリウム原料とを反応させてチタン酸バリウムを合成することで得ることができる。誘電体層１１の主成分セラミックの合成方法としては、従来種々の方法が知られており、例えば固相法、ゾル－ゲル法、水熱法等が知られている。本実施形態においては、これらのいずれも採用することができる。
得られたセラミック粉末に、目的に応じて所定の添加化合物を添加する。添加化合物としては、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｃａ（カルシウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｖ（バナジウム）、Ｃｒ（クロム）、希土類元素の酸化物、並びに、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ、Ｌｉ（リチウム）、Ｂ（ホウ素）、Ｎａ（ナトリウム）、Ｋ（カリウム）およびＳｉの酸化物もしくはガラスが挙げられる。
次に、サイドマージン１６を形成するためのマージン材料を用意する。マージン材料は、サイドマージン１６の主成分セラミックを含む。主成分セラミックとして、例えば、ＢａＴｉＯ３粉を作製する。ＢａＴｉＯ３粉は、誘電体材料と同様の手順により作製することができる。得られたＢａＴｉＯ３粉末に、目的に応じて所定の添加化合物を添加する。添加化合物としては、Ｚｒ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、希土類元素の酸化物、並びに、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｌｉ、Ｂ、Ｎａ、ＫおよびＳｉの酸化物もしくはガラスが挙げられる。
次に、カバー層１３を形成するためのカバー材料を用意する。カバー材料は、カバー層１３の主成分セラミックを含む。主成分セラミックとして、例えば、ＢａＴｉＯ３粉を作製する。ＢａＴｉＯ３粉は、誘電体材料と同様の手順により作製することができる。得られたＢａＴｉＯ３粉末に、目的に応じて所定の添加化合物を添加する。添加化合物としては、Ｚｒ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、希土類元素の酸化物、並びに、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｌｉ、Ｂ、Ｎａ、ＫおよびＳｉの酸化物もしくはガラスが挙げられる。なお、カバー材料として、上述したマージン材料を用いてもよい。
（積層工程）
次に、原料粉末作製工程で得られた誘電体材料に、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）樹脂等のバインダと、エタノール、トルエン等の有機溶剤と、可塑剤とを加えて湿式混合する。得られたスラリーを使用して、例えばダイコータ法やドクターブレード法により、基材上に例えば厚み０．８μｍ以下の帯状の誘電体グリーンシート５１を塗工して乾燥させる。
次に、原料粉末作製工程で得られた誘電体材料に、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）樹脂等のバインダと、エタノール、トルエン等の有機溶剤と、可塑剤とを加えて湿式混合する。得られたスラリーを使用して、例えばダイコータ法やドクターブレード法により、基材上に例えば厚み０．８μｍ以下の帯状の誘電体グリーンシート５１を塗工して乾燥させる。
次に、図１１（ａ）で例示するように、誘電体グリーンシート５１の表面に、有機バインダを含む内部電極形成用の金属導電ペーストをスクリーン印刷、グラビア印刷等により印刷することで、内部電極層用の第１パターン５２を配置する。金属導電ペーストには、共材としてセラミック粒子を添加する。セラミック粒子の主成分は、特に限定するものではないが、誘電体層１１の主成分セラミックと同じであることが好ましい。
次に、図１１（ｂ）で例示するように、第１パターン５２において、絶縁ギャップに相当する位置をレーザなどで除去することで、第１パターン５２に溝５６を形成する。図１２（ａ）は、一方のパターンであるＡパターンを例示する図である。図１２（ｂ）は、他方のパターンであるＢパターンを例示する図である。図１２（ａ）および図１２（ｂ）において、破線は、後の工程でカットするための線を表している。
ＣＯ２・ＹＡＧレーザを用いると、波長が長いためにスポット径が大きくなって微細加工が困難であるおそれがある。ＵＶ（紫外線）レーザを用いると、誘電体グリーンシート５１に含まれるセラミック（例えばチタン酸バリウム）の吸収域に波長が入るため、誘電体グリーンシート５１を加工してしまうおそれがある。そこで、ここでのレーザとして、可視光レーザ（青色～緑色）を用いることが好ましい。可視光レーザは、誘電体グリーンシート５１を透過するため、誘電体グリーンシート５１への影響を抑制することができる。また、可視光レーザの波長は短いため、スポット径が小さくなり、微細加工が容易となる。また、ピコ秒パルスのレーザを利用できるようになってきたため、誘電体グリーンシート５１への熱ダメージが抑制される。また、金属導電ペーストに含まれる材料が小径化して第１パターン５２が薄層化することで、低いエネルギで対象箇所を除去することができるため、誘電体グリーンシート５１へのダメージを抑制しつつ、誘電体グリーンシート５１上での金属導電ペーストへの直接の加工が可能となる。
次に、ＡパターンとＢパターンとを交互に積層していく。この場合において、図１３で例示するように、１層目のＡパターンの溝５６に対して、３層目（Ｂパターンを含めて３番目）のＡパターンの溝５６をＸ軸方向の一方側に位置をずらしてもよい。次に、５層目（Ｂパターンを含めて５番目）のＡパターンの溝５６をＸ軸方向の他方側に位置をずらしてもよい。Ｂパターンについては、２層目（Ａパターンを含めて２番目）のＢパターンの溝５６に対して、４層目（Ａパターンを含めて４番目）のＢパターンの溝５６をＸ軸方向の一方側に位置をずらしてもよい。次に、６層目（Ａパターンを含めて６番目）のＢパターンの溝５６をＸ軸方向の他方側に位置をずらしてもよい。以降、積層数に応じて積層を繰り返す。
次に、原料粉末作製工程で得られたカバー材料に、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）樹脂等のバインダと、エタノール、トルエン等の有機溶剤と、可塑剤とを加えて湿式混合する。得られたスラリーを使用して、例えばダイコータ法やドクターブレード法により、基材上に例えば厚み１０μｍ以下の帯状のカバーシート５４を塗工して乾燥させる。積層された誘電体グリーンシート５１の上下にカバーシート５４を所定数（例えば２～１０層）だけ積層して熱圧着する。その後、図１２（ａ）および図１２（ｂ）の点線に沿ってカットする。図１４（ａ）は、カット後の積層体を例示する断面図である。
次に、図１４（ｂ）で例示するように、積層部分の側面に、サイドマージンペーストで形成したサイドマージンシート５５を貼り付ける、またはサイドマージンペーストを塗布することで、サイドマージン領域を形成してもよい。サイドマージンペーストは、原料粉末作製工程で得られたマージン材料に、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）樹脂等のバインダと、エタノール、トルエン等の有機溶剤と、可塑剤とを加えて湿式混合して得られたマージンペーストを用いることができる。サイドマージンペーストのうち、誘電体グリーンシート５１と第１パターン５２とが積層された積層部分の側面に形成された部分が、サイドマージン領域に相当する。
その後に外部電極２０ａ，２０ｂとなる金属導電ペーストを、積層体の両側面にディップ法等で塗布して乾燥させる。これにより、セラミック積層体が得られる。
（焼成工程）
このようにして得られたセラミック積層体を、Ｎ２雰囲気で脱バインダ処理した後に外部電極２０ａ，２０ｂの下地となるＮｉペーストをディップ法で塗布し、酸素分圧１０－５～１０－８ａｔｍの還元雰囲気中で１１００～１３００℃で１０分～２時間焼成する。このようにして、積層セラミックコンデンサ１００が得られる。
このようにして得られたセラミック積層体を、Ｎ２雰囲気で脱バインダ処理した後に外部電極２０ａ，２０ｂの下地となるＮｉペーストをディップ法で塗布し、酸素分圧１０－５～１０－８ａｔｍの還元雰囲気中で１１００～１３００℃で１０分～２時間焼成する。このようにして、積層セラミックコンデンサ１００が得られる。
（再酸化処理工程）
その後、Ｎ２ガス雰囲気中で６００℃～１０００℃で再酸化処理を行ってもよい。
その後、Ｎ２ガス雰囲気中で６００℃～１０００℃で再酸化処理を行ってもよい。
（めっき処理工程）
その後、めっき処理により、外部電極２０ａ，２０ｂに、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｓｎ等の金属コーティングを行ってもよい。
その後、めっき処理により、外部電極２０ａ，２０ｂに、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｓｎ等の金属コーティングを行ってもよい。
なお、サイドマージンペーストは、ＡパターンとＢパターンとを積層していく過程で塗布してもよい。まず、図１５（ａ）で例示するように、誘電体グリーンシート５１を用意する。次に、図１５（ｂ）で例示するように、誘電体グリーンシート５１の表面に、有機バインダを含む内部電極形成用の金属導電ペーストをスクリーン印刷、グラビア印刷等により印刷することで、内部電極層用の第１パターン５２を配置し、絶縁ギャップに相当する位置をレーザなどで除去することで、第１パターン５２に溝５６を形成する。
次に、図１５（ｃ）で例示するように、誘電体グリーンシート５１上において、第１パターン５２が印刷されていない周辺領域にマージンペーストを印刷することで第２パターン５３を配置し、第１パターン５２との段差を埋める。
その後、図１５（ｄ）で例示するように、内部電極層１２ａと内部電極層１２ｂとが長さ方向の両端面に端縁が交互に露出して極性の異なる一対の外部電極２０ａ，２０ｂに交互に引き出されるように、誘電体グリーンシート５１、第１パターン５２および第２パターン５３を積層していく。この場合において、溝５６がＸ軸方向において互いにずれるようにしてもよい。
なお、上記各実施形態においては、セラミック電子部品の一例として積層セラミックコンデンサについて説明したが、それに限られない。例えば、バリスタやサーミスタなどの、他の電子部品を用いてもよい。
続いて、実施形態に係る積層セラミックコンデンサを作製し、特性について調べた。
（実施例１）
チタン酸バリウム粉末に対して添加物を添加し、ボールミルで十分に湿式混合粉砕して誘電体材料を得た。チタン酸バリウム粉末に対して添加物を添加し、ボールミルで十分に湿式混合粉砕してマージン材料を得た。チタン酸バリウム粉末に対して添加物を添加し、ボールミルで十分に湿式混合粉砕してカバー材料を得た。
チタン酸バリウム粉末に対して添加物を添加し、ボールミルで十分に湿式混合粉砕して誘電体材料を得た。チタン酸バリウム粉末に対して添加物を添加し、ボールミルで十分に湿式混合粉砕してマージン材料を得た。チタン酸バリウム粉末に対して添加物を添加し、ボールミルで十分に湿式混合粉砕してカバー材料を得た。
誘電体材料に有機バインダとしてブチラール系、溶剤としてトルエン、エチルアルコールを加えてドクターブレード法にて誘電体グリーンシート５１を作製した。得られた誘電体グリーンシート５１に金属導電ペーストの第１パターン５２を印刷した。次に、第１パターン５２において、絶縁ギャップに相当する位置をレーザなどで除去し、図１２（ａ）で示したＡパターンと、図１２（ｂ）で示したＢパターンとを作成した。Ｘ軸方向において、絶縁ギャップの長さを２５μｍとした。次に、ＡパターンとＢパターンとを交互に積層した。この場合において、各Ａパターンにおいて絶縁ギャップに相当する部分の位置を合わせ、各Ｂパターンにおいて絶縁ギャップに相当する部分の位置を合わせた。すなわち、絶縁ギャップのずらし量を０μｍとした。ただし、積層精度によるズレが±１μｍ程度が生じることがあった。ＡパターンおよびＢパターンを合計で２００層積層した。
次に、原料粉末作製工程で得られたカバー材料に、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）樹脂等のバインダと、エタノール、トルエン等の有機溶剤と、可塑剤とを加えて湿式混合する。得られたスラリーを使用して、基材上にカバーシート５４を塗工して乾燥させた。積層された誘電体グリーンシート５１の上下にカバーシート５４を所定数だけ積層して熱圧着した。その後、カバーシート５４と誘電体グリーンシート５１と第１パターン５２とが同じ幅となるように、積層体をカットした。カット後の積層体の側面に、サイドマージンペーストで形成したサイドマージンシート５５を貼り付けた。その後、焼成を行った。
（実施例２）
実施例２においては、Ａパターンを積層するにあたって、絶縁ギャップがＸ軸方向に５μｍずつ交互にずれるようにした。また、Ｂパターンを積層するにあたって、絶縁ギャップがＸ軸方向に５μｍずつ交互にずれるようにした。その他の条件は、実施例１と同様とした。
実施例２においては、Ａパターンを積層するにあたって、絶縁ギャップがＸ軸方向に５μｍずつ交互にずれるようにした。また、Ｂパターンを積層するにあたって、絶縁ギャップがＸ軸方向に５μｍずつ交互にずれるようにした。その他の条件は、実施例１と同様とした。
（実施例３）
実施例３においては、Ａパターンを積層するにあたって、絶縁ギャップがＸ軸方向に１０μｍずつ交互にずれるようにした。また、Ｂパターンを積層するにあたって、絶縁ギャップがＸ軸方向に１０μｍずつ交互にずれるようにした。その他の条件は、実施例１と同様とした。
実施例３においては、Ａパターンを積層するにあたって、絶縁ギャップがＸ軸方向に１０μｍずつ交互にずれるようにした。また、Ｂパターンを積層するにあたって、絶縁ギャップがＸ軸方向に１０μｍずつ交互にずれるようにした。その他の条件は、実施例１と同様とした。
（実施例４）
実施例４においては、Ａパターンを積層するにあたって、絶縁ギャップがＸ軸方向に１５μｍずつ交互にずれるようにした。また、Ｂパターンを積層するにあたって、絶縁ギャップがＸ軸方向に１５μｍずつ交互にずれるようにした。その他の条件は、実施例１と同様とした。
実施例４においては、Ａパターンを積層するにあたって、絶縁ギャップがＸ軸方向に１５μｍずつ交互にずれるようにした。また、Ｂパターンを積層するにあたって、絶縁ギャップがＸ軸方向に１５μｍずつ交互にずれるようにした。その他の条件は、実施例１と同様とした。
（比較例）
比較例においては、Ｘ軸方向における絶縁ギャップの長さを５０μｍとした。その他の条件は、実施例１と同様とした。
比較例においては、Ｘ軸方向における絶縁ギャップの長さを５０μｍとした。その他の条件は、実施例１と同様とした。
（分析）
実施例１～４および比較例について、焼成後に低密度領域にクラックを生じたか否かを判定した。１００個のサンプルに対する、クラックが生じたサンプルの数の比をクラック発生率とした。結果を表１に示す。また、実施例１～４および比較例について、焼成してもクラックが生じなかった１００個のサンプルについて、リフロー後にクラックが生じたサンプルの数の比をクラック発生率とした。
実施例１～４および比較例について、焼成後に低密度領域にクラックを生じたか否かを判定した。１００個のサンプルに対する、クラックが生じたサンプルの数の比をクラック発生率とした。結果を表１に示す。また、実施例１～４および比較例について、焼成してもクラックが生じなかった１００個のサンプルについて、リフロー後にクラックが生じたサンプルの数の比をクラック発生率とした。
表１に示すように、比較例では、焼成後のサンプル１００個の全てにクラックが発生していた。これは、絶縁ギャップの長さを５０μｍとしたことで、低密度領域が長くなってしまったからであると考えられる。これに対して、実施例１～４では、焼成後のクラック発生率が低下した。これは、絶縁ギャップの長さを３０μｍ以下としたことで、低密度領域が短くなったからであると考えられる。実施例１～４では、リフロー後のクラック発生率も低下した。これも、絶縁ギャップの長さを３０μｍ以下としたことで、低密度領域が短くなったからであると考えられる。なお、実施例４では、焼成後のクラック発生率もリフロー後のクラック発生率も０／１００となった。これは、ずらし量をギャップの半分以上として、低密度領域が分散したからであると考えられる。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０ 積層チップ
１１ 誘電体層
１２ａ，１２ｂ 内部電極層
１３ カバー層
１４ 容量部
１５ａ，１５ｂ エンドマージン
１６ サイドマージン
１７ａ，１７ｂ ダミー電極層
１８ａ，１８ｂ 絶縁ギャップ
１９ クラック
２０ａ，２０ｂ 外部電極
５１ 誘電体グリーンシート
５２ 第１パターン
５３ 第２パターン
５４ カバーシート
１００ 積層セラミックコンデンサ
１１ 誘電体層
１２ａ，１２ｂ 内部電極層
１３ カバー層
１４ 容量部
１５ａ，１５ｂ エンドマージン
１６ サイドマージン
１７ａ，１７ｂ ダミー電極層
１８ａ，１８ｂ 絶縁ギャップ
１９ クラック
２０ａ，２０ｂ 外部電極
５１ 誘電体グリーンシート
５２ 第１パターン
５３ 第２パターン
５４ カバーシート
１００ 積層セラミックコンデンサ
Claims (7)
- セラミックを主成分とする第１誘電体層と、第１内部電極層と、セラミックを主成分とする第２誘電体層と、第２内部電極層とがこの順に積層され、略直方体形状を有し、前記第１内部電極層が前記略直方体形状の第１端面に露出し、前記第２内部電極層が前記略直方体形状の第２端面に露出するように形成された積層構造と、
前記第２内部電極層と同じ層内において、前記第１端面側に前記第２内部電極層と離間して設けられた導電体層と、を備え、
前記第２内部電極層と前記導電体層との間のギャップの距離が、３０μｍ以下であることを特徴とするセラミック電子部品。 - 前記積層構造が２以上積層されており、
積層方向において隣り合う前記ギャップは、積層方向から見た場合に、前記第１端面と前記第２端面とが対向する方向において互いにずれていることを特徴とする請求項１に記載のセラミック電子部品。 - 積層方向において隣り合う前記ギャップは、積層方向から見た場合に、前記第１端面側の端および前記第２端面側の端の少なくともいずれか一方が５μｍ以上ずれていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセラミック電子部品。
- 積層方向において隣り合う前記ギャップは、積層方向から見た場合に、前記第１端面側の端および前記第２端面側の端の少なくともいずれか一方が前記ギャップの距離の１／２以上ずれていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。
- 前記第２内部電極層の主成分金属と、前記導電体層の主成分金属とが同じ金属であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。
- 主成分セラミック粒子を含むグリーンシート上に金属導電ペーストが配置された積層単位が複数積層され、略直方体形状を有する積層体を得る工程と、
前記積層体を焼成する工程と、を含み、
焼成する前の前記積層体の第１端面側において、前記第１端面と第２端面とが対向する方向に３０μｍ以下離間するギャップが設けられた前記金属導電ペーストの層と、前記第１端面と第２端面とが対向する方向に離間しない前記金属導電ペーストの層とが前記グリーンシートを介して交互に積層されていることを特徴とするセラミック電子部品の製造方法。 - 前記金属導電ペーストの一部をレーザで除去することで、前記ギャップを形成することを特徴とする請求項６に記載のセラミック電子部品の製造方法。
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